《材料成型工程综合试验》 第四章焊件失效分析谜验 沈阳工业大学材料成型及控制工程专业
《材料成型工程综合试验》 第四章 焊件失效分析试验 沈阳工业大学材料成型及控制工程专业
第一节焊件失效分析的概念、目的和意义 焊件失效分析的概念 焊件失效:在焊接产品的零部件组装焊接过程中 由于产生裂纹、气孔、夹杂等缺陷,或者产生变形 或者接头产生严重脆化而使焊件丧失规定功能的质量 事故。 焊件失效分析:针对焊件失效,在分析失效现场资 料和背景资料的基础上,通过一系列的物理化学试验, 获得大量反映失效物理过程的信息,然后对这些信息 通过由表及里、由此及彼、去粗取精、去伪存真的综 合分析,找出失效的原因,并采取相应的措施消除隐 患,从而保证焊件质量的技术工作
第一节 焊件失效分析的概念﹑目的和意义 一、焊件失效分析的概念 ⚫ 焊件失效：在焊接产品的零部件组装焊接过程中， 由于产生裂纹、气孔、夹杂等缺陷，或者产生变形， 或者接头产生严重脆化而使焊件丧失规定功能的质量 事故。 ⚫ 焊件失效分析：针对焊件失效，在分析失效现场资 料和背景资料的基础上，通过一系列的物理化学试验， 获得大量反映失效物理过程的信息，然后对这些信息 通过由表及里、由此及彼、去粗取精、去伪存真的综 合分析，找出失效的原因，并采取相应的措施消除隐 患，从而保证焊件质量的技术工作
二、焊件失效分析的目的 找出焊件失效的原因,制定有效的解决措施,防 止类似的事故再次发生。 三、焊件失效分析的意义 1、保证焊接产品的生产过程正常运转,从而保证焊接 产品的质量。 2、促进焊接技术不断提高
二、焊件失效分析的目的 找出焊件失效的原因，制定有效的解决措施， 防 止类似的事故再次发生。 三、焊件失效分析的意义 1、保证焊接产品的生产过程正常运转，从而保证焊接 产品的质量。 2、促进焊接技术不断提高
第二节焊件失效的种类和特征 、焊接接头脆化引起的失效 焊接接头脆化能导致焊件开裂或断裂。 使接头产生脆化的原因有 粒严重长大“粗晶脆化 产生脆化组织“组织脆化 析出碳化物,氮化物等“析出脆化 析出石墨“石墨脆化 产生热应变时效—“热应变时效脆化 特征: 1、产生破坏时,接头承受的应力远远小于设计应力。 2、破坏在突然之间发生
第二节 焊件失效的种类和特征 一、焊接接头脆化引起的失效 焊接接头脆化能导致焊件开裂或断裂。 使接头产生脆化的原因有： 晶粒严重长大——“粗晶脆化” 产生脆化组织——“组织脆化” 析出碳化物，氮化物等——“析出脆化” 析出石墨——“石墨脆化” 产生热应变时效——“热应变时效脆化” 特征： 1、产生破坏时，接头承受的应力远远小于设计应力。 2、破坏在突然之间发生
3、呈现脆化断口: (1)解理(CF)断口 特征平坦型解理台阶(图1) 河流花样 (图2) 舌形花样 (图3) 扇形花样 (图4) (2)准解理(QC)断口(图5) 特征:河流花样短而弯曲,支流少, 解理面小,且周围有较多的撕裂棱
3、呈现脆化断口： （1）解理（CF）断口 特征 平坦型解理台阶 （图1） 河流花样 （图2） 舌形花样 （图3） 扇形花样 （图4） （2）准解理（QC）断口 （图5） 特征：河流花样短而弯曲，支流少， 解理面小，且周围有较多的撕裂棱
(3)沿晶(Ic)断口 特征:宏观:表面平齐,呈白亮色颗粒状。 微观:呈晶粒状的多面体,冰糖状。() [典型的延性断口] 宏观:纤维状,颜色发暗; 微观:韧窝(DR)断口。(图7) 韧窝特征:断口布满大小不等的圆形或椭圆形的凹坑, 凹坑中常有夹杂物或第二相粒子
（3）沿晶（IC）断口 特征：宏观：表面平齐，呈白亮色颗粒状。 微观：呈晶粒状的多面体，冰糖状。（图6） [典型的延性断口]： 宏观：纤维状，颜色发暗； 微观：韧窝（DR）断口。（图7） 韧窝特征：断口布满大小不等的圆形或椭圆形的凹坑， 凹坑中常有夹杂物或第二相粒子
二、焊接裂纹引起的失效 1、热裂纹 结晶裂纹是最常见的热裂纹。 特征: (1)产生的温度:上限稍高于焊缝名义固相线 下限略低于焊缝名义固相线 (2)产生的部位:只产生在焊缝。 (3)化学成分特点:焊缝中S、P、或Ni等元素较多。 (4)金相特征:沿一次结晶组织的晶界分布。() (5)断口特征:宏观:有明显的氧化色彩; 微观:为沿晶液膜分离断口。(图9)
二、焊接裂纹引起的失效 1、热裂纹 结晶裂纹是最常见的热裂纹。 特征： （1）产生的温度：上限稍高于焊缝名义固相线； 下限略低于焊缝名义固相线。 （2）产生的部位：只产生在焊缝。 （3）化学成分特点：焊缝中S、P、或Ni等元素较多。 （4）金相特征：沿一次结晶组织的晶界分布。（图8） （5）断口特征：宏观：有明显的氧化色彩； 微观：为沿晶液膜分离断口。（图9）
2、冷裂纹 延迟裂纹是最常见的冷裂纹 特征 (1)产生的温度:通常在Ms点以下 (2)产生的钢种:低中合金钢,中高碳钢。 (3)产生的部位:主要产生在HAz:如焊趾、焊根、 焊道下。(图10 (4)产生的时间:几乎都延迟一段时间。 (5)金相特征:产生部位有淬硬组织 裂纹走向既有沿晶,又有穿晶。 (6)断口特征:对于低合金钢,启裂处和扩展处:为 准解理,或沿晶,或两者混合断口;终断区:多为韧 窝断口
2、冷裂纹 延迟裂纹是最常见的冷裂纹。 特征： （1）产生的温度：通常在Ms点以下。 （2）产生的钢种：低、中合金钢，中、高碳钢。 （3）产生的部位：主要产生在HAZ：如焊趾、焊根、 焊道下。（图10） （4）产生的时间：几乎都延迟一段时间。 （5）金相特征：产生部位有淬硬组织； 裂纹走向既有沿晶，又有穿晶。 （6）断口特征：对于低合金钢，启裂处和扩展处：为 准解理，或沿晶，或两者混合断口；终断区：多为韧 窝断口
以14 MnMonbB为例(图11)
以14MnMoNbB为例（图11）
3、再热裂纹 特征: (1)产生的时间:焊后不产生,在焊后热处理或高温加热 过程中产生。 (2)产生的温度:对于低合金钢、耐热钢,敏感再加热温 度为500~700° (3)产生的钢种:含有Cr、Mo、V、Ti、Nb的低合金钢 和含有Nb的奥氏体不锈钢。 (4)产生的部位:HAz的过热区,走向大体与熔合线平行。 图12) 5)应力特征:焊后焊接接头存在较大的残余应力或应力 集中。 (6)金相特征:都是沿晶界分布。(图13) (7)断口特征:几乎都是冰糖状的沿晶断口。(图14
3、再热裂纹 特征： （1）产生的时间：焊后不产生，在焊后热处理或高温加热 过程中产生。 （2）产生的温度：对于低合金钢、耐热钢，敏感再加热温 度为500～700℃。 （3）产生的钢种：含有Cr、Mo、V、Ti、Nb的低合金钢 和含有Nb的奥氏体不锈钢。 （4）产生的部位：HAZ的过热区，走向大体与熔合线平行。 （图12） （5）应力特征：焊后焊接接头存在较大的残余应力或应力 集中。 （6）金相特征：都是沿晶界分布。（图13） （7）断口特征：几乎都是冰糖状的沿晶断口。（图14）